cap-2 diseño de una planta de amoniaco
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ContenidoAmoniaco .................................................................................................................. 3
Descripcin ...................................................................................................................................... 3
Caractersticas Fsicas ...................................................................................................................... 3
Caractersticas Qumicas ................................................................................................................. 4
Usos ................................................................................................................................................. 5
Demanda y Oferta de Amoniaco en el Mundo ................................................................... 7
Demanda de Fertilizantes en Bolivia ............................................................................................... 7
Mtodos Para la Produccin de ............................................................................... 10
Metodo Haber- Bosh ..................................................................................................................... 10
Mtodo Gas generador- gas de agua ............................................................................................ 11
Mtodo ICI (IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LTD.) .................................................................... 16
Mtodo Kellog ............................................................................................................................... 19
Consideraciones para el Diseo de una Planta de Amoniaco ................................. 35
Especificaciones de la Planta ......................................................................................................... 35
Productos obtenidos ..................................................................................................................... 35
Materia Prima ............................................................................................................................... 36
Produccin de Amoniaco .............................................................................................................. 36
Seguridad Industrial ...................................................................................................................... 36
Higiene y Salud Ocupacional ......................................................................................................... 40
Impacto Ambiental ........................................................................................................................ 43
Evaluacin Econmica ................................................................................................................... 45
Planta de Industrializacin de Urea y Amoniaco de Bulo Bulo Bolivia ........................... 46
BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA ...................................................................................... 50
Diseo de una Planta de Produccin de
Amoniaco3
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Amoniaco
Descripcin
El amoniaco, es uno de los productos intermedios ms importantes de la industria qumica. La
mayor parte del amoniaco (80%) se destina a la fabricacin de fertilizantes, como:
Nitrato amnico: NH4NO3
Sales amnicas: (NH4)2SO4, (NH4)3PO4
Urea: (NH2)2C=O
Otros usos del amonaco incluyen:
Fabricacin de HNO3.
Explosivos.
Caprolactama, nylon.
Poliuretanos.
Gas criognico por su elevado poder de vaporizacin.
Productos de limpieza domsticos tales como limpiacristales.
Por lo tanto su costo energtico influye de manera importante en los otros sectores de la
industria qumica.
Caractersticas Fsicas
El amoniaco es un gas incoloro de olor irritante o picante y de facil evaporacion.
Esta compuesto de hidrgeno y nitrgeno, de formula NH3, muy soluble en agua.
Se encuentra en el ambiente en el aire, el suelo y el agua, y en plantas y en animales, inclusoseres humanos.
La exposicin a niveles altos de amonaco puede producir irritacin y quemaduras serias en lapiel, boca, la garganta, y los ojos ademas en niveles muy altos puede producir la muerte.
Se produce naturalmente por descomposicin de la materia orgnica y tambien se lo obtieneindustrialmente.
Es producido naturalmente en el suelo por bacterias, por plantas y animales en descomposicin y pordesechos animales.
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El amoniaco se ha encontrado en por lo menos 137 de las 1,647 sitios de la Lista de
Prioridades Nacionales identificadas por la Agenda de Proteccin del Medio Ambiente de
EE.UU (EPA, por sus siglas en ingls).La cantidad de amonaco producido industrialmente cada ao es casi igual a la producida por
la naturaleza.
Caractersticas Qumicas
MasaMolar
Ph Temperaturas Lmites deexplosividad:
17.04g/mol
Alcalino Punto de Ebullicin: -33,35 C
Punto de Fusin: -77,73 C
Temperatura de descomposicin: Porencima de 450C
Temperatura de auto ignicin: 650 C a 1atm
Temperatura de inflamacin: No aplicable
Inferior: 16%
Superior: 25%
Masa volmnica: Densidad relativade vapor:
Masa Especfica: Presin de vapor:
0,682 g/cm3 (lquidoa -33,4C)
(a 33,5C e 1 atm)0,5963
0,771 kg/m3 a 0 C e1 atm
(23,9 C) 9,560 atm
Solubilidad en agua: Tasa de Evaporacin: Entalpa de formacin:
Soluble con liberacin devapor
Elevada -46,1 KJ/mol (gaseoso, a25C)
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Usos
La mayor parte (ms del 80%) del amonaco producido en plantas qumicas es usado para
fabricar abonos y para su aplicacin directa como ello. El resto es usado en textiles, plsticos,
explosivos, en la produccin de pulpa y papel, alimentos y bebidas, productos de limpiezadomsticos, refrigerantes y otros productos. Tambin se usa en sales aromticas.
Fertilizantes
La industria de abonos consume gran cantidad de amoniaco y sus compuestos, debido
principalmente al nitrgeno que contienen.
El amoniaco anhidro, la solucin de amoniaco, las soluciones de nitrato de amonio, amoniaco
y las soluciones de urea y amoniaco se usan para amoniatar superfosfato en la preparacin deabonos mixtos.
La amoniatacin de superfosfatos produce abonos mixtos de mejores propiedades fsicas.
Si se agrega una cantidad mayor de amoniaco libre al superfosfato, aumenta la cantidad de
fosfato insoluble, del cual no pueden aprovecharse las plantas.
Productos qumicos
La industria de explosivos es uno de los mayores consumidores de amoniaco, aunque se
despacha a las fbricas de explosivos en forma anhidra y de solucin de 30%, se usa
principalmente convertido en cido ntrico para la fabricacin de dinitrotolueno,trinitrotolueno, nitroglicerina, nitrocelulosa, nitro almidn, tetranitrato de pentaeritritol,
teatrillo y nitrato de amonio.
En las fbricas de explosivos se oxida el amoniaco para convertirlo en cido ntrico y producir
con ste dichas sustancias. El cido ntrico diluido que resulta de las reacciones de nitracin se
neutraliza con amoniaco para producir nitrato amnico. El cido ntrico se usa tambin para
muchos otros fines.
Fertilizantes: sulfato de amonaco, fosfato de amonaco, nitrato de amonaco y urea.
Productos qumicos: cido ntrico (utilizado en la preparacin de explosivos)
Fibras y plsticos: Nylon y otras poliamidas
Productos de limpieza: detergentes y suavizantes de ropa
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Fibras y Plsticos
En la industria textil se usa principalmente el amoniaco para producir fibras sintticas como
el rayn de cupramonio y el nylon. En las fbricas de rayn se usa amoniaco para preparar la
solucin amoniacal de hidrxido cprico (reactivo de Schweizer) con que se disuelven loslnteres de algodn. La solucin viscosa que resulta se diluye y se hace pasar por hileras, y los
hilos caen en una solucin dbil de cido sulfrico que disuelve el cobre. Los hilos se van
estirando segn se forman y se enrollan en carretes para formar madejas.
En el proceso del nylon se aplica amoniaco para producir hexametilenodiamina, NH2(CH2)6
NH2, que se condensa con cido adpico para formar el monmero, el cual polimerizado e
hilado, forma las fibras de poliamida.
Refrigerante
En refrigeracin es el amoniaco el refrigerante ms usual, sobre todo en grandes instalacionesindustriales. Se puede usar en sistemas de compresin o de absorcin para los fines
siguientes: fabricacin de hielo, almacenamiento en frigorficos, unidades de congelacin
rpida, refrigeradores de alimentos, acondicionamientos de aire de grandes plantas
industriales y extraccin de parafina de los aceites lubricantes. Ciertas caractersticas del
amoniaco, como el gran calor latente de vaporizacin, la baja densidad de vapor, la estabilidad
qumica y la reducida corrosin de piezas de hierro, hacen que el costo de preparacin por
tonelada sea ms bajo con amoniaco que con cualquier otro refrigerante de los que se usan en
sistemas industriales.
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Demanda y Oferta de Amoniaco en el Mundo
La demanda de amoniaco en los ltimos aos ha ido en crecimiento tanto en Bolivia como en
el mundo al igual que la oferta, segn un informe presentado el ao 2014 y denominado
Perspectivas de los fertilizantes 2014-2018realizado por la International Fertilizer Industry
Association (IFA) la demanda mundial de fertilizantes por regiones es la que se presenta a
continuacin:
Fuente: International Fertilizer Industry Association (IFA)
Se puede observar que la regin del Este de Asia es la regin que tiene un consumo de
aproximadamente 70 Millones de Ton. De fertilizante lo cual es una suma significativa a
comparacin de las dems regiones adems la regin con menos consumo de fertilizantes es
Oceana con un consumo de menos de 5 Millones de Ton. De fertilizantes.
Demanda de Fertilizantes en Bolivia
El estudio realizado por Uberhuaga [2008] en los registros de importacin en Bolivia se
establece que el tamao de uso de fertilizantes NPK en la actividad agrcola boliviana es
pequea y no pasa de 10 kilogramos de NPK por hectrea cultivada en comparacin a Chile
donde aplican ms de 300 Kg de NPK en su agricultura. Esto se debe a que Bolivia es el pas
que paga ms caro para adquirirlos.
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Por ejemplo, el DAP y el NPK tienen aproximadamente un costo de 720 y 620 $us/TM de
producto respectivamente, esto se debe principalmente a que son de origen importado o de
contrabando.
La Tabla siguiente muestra que la demanda insatisfecha de nutrientes en Bolivia es grande.
Demanda Insatisfecha en Bolivia de Nutrientes N-P2O5-K2O Expresada en TM
AO 2003 2004 2005 2006
N 100.001 117.066 121.342 129.770
P2O 5 65.803 81.260 83.704 89.170
K2O 38.650 40.420 44.515 47.532
Fuente: [Uberhuaga, 2008]
El mismo estudio estableci que el consumo de fertilizantes el ao 2010 es de 19.000 TM de
nutrientes (N-P2O5-K2O) aproximadamente. Los datos publicados muestran un crecimiento
de 10% anual de los fertilizantes NPK y un clculo de la demanda futura al ao 2015 podr
llegar fcilmente a 35.000 TM/ao. La siguiente tabla muestra los precios altos que se pagan
en Bolivia en relacin al resto de Latinoamrica.
Precios al por Menor de NPK y DAP en Sudamrica Establecidos para Diciembre
2007 Expresado en Dlares Americanos
PAIS COSTO NPK (15-15-15)
$US/TM
Venezuela 340
Ecuador 380
Colombia 360
Per 440
Bolivia 620
Chile 400
Argentina 380
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Uruguay 420
Paraguay 480
Brasil 360
Fuente: [Uberhuaga, 2008]
El elevado costo de los fertilizantes en Bolivia se debe a las caractersticas de los pases con
mercados internos muy reducidos como el caso boliviano, donde el comercio exterior juega un
papel extremadamente importante en la economa nacional y sobre todo por la poca oferta y
disponibilidad del producto en el mercado interno. Sin embargo, es importante mencionar
que la baja demanda insatisfecha de fertilizantes actual en Bolivia se debe a que el agro
boliviano se ve forzado a emplear los fertilizantes tan solo en mnimas cantidades (poca oferta
y elevado precio) en comparacin con las que debera aplicar, dando como resultado una baja
productividad y dbil competitividad de sector productor agrcola.
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Mtodos Para la Produccin de
Metodo Haber- Bosh
El mtodo Haber- Bosch para la obtencin de amoniaco es un proceso que fue patentado
porFritz Haber. En 1910,Carl Bosch comercializ el proceso y asegur an ms patentes.
Haber y Bosch fueron galardonados con elNobel de Qumica en 1918 y 1931 respectivamente,
por sus trabajos y desarrollos en la aplicacin de la tecnologa en altas presiones y
temperaturas. El amonaco fue producido utilizando el proceso Haber (a un nivel industrial)
durante laI Guerra Mundial para su uso enexplosivos.Esto ocurri cuando el abasto de Chile
estaba controlado casi en un 100% por los britnicos.
Este proceso se basa en la reaccin denitrgeno ehidrgeno gaseosos para
produciramonaco.La importancia de la reaccin radica en la dificultad de producir amonaco
a un nivel industrial.
Alrededor del 78,1% del aire que nos rodea es nitrgeno molecular, N2.
Elelemento comomolcula diatmica gaseosa es muy estable y relativamente inerte debido
alenlace triple que mantiene los dos tomos fuertemente unidos. No fue sino hasta los
primeros aos del siglo XX cuando este proceso fue desarrollado para obtener nitrgeno del
aire y producir amonaco, que al oxidarse formanitritos ynitratos. stos son esenciales en
losfertilizantes.
Reaccin Qumica
Como la reaccin natural es muy lenta, se acelera con uncatalizador dehierro (Fe3+) y xidos
de aluminio (Al2O3) y potasio (K2O) permitiendo que el equilibrio se alcance con mayor
rapidez. Los factores que aumentan el rendimiento, al desplazar el equilibrio de la reaccin
hacia los productos (Principio de Le Chtelier), son las condiciones de alta presin (150-300atmsferas) y altas temperaturas (400-500C),1 resultando en un rendimiento del 10-
20%.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + H...(1)
http://es.wikipedia.org/wiki/Fritz_Haberhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carl_Boschhttp://es.wikipedia.org/wiki/Premio_Nobel_de_Qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/I_Guerra_Mundialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Explosivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno_diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitritohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitratohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fertilizantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Catalizadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Le_Ch%C3%A2telierhttp://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sferahttp://es.wikipedia.org/wiki/Grados_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_Haber#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Dinitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dihidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dihidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dinitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_Haber#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Grados_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sferahttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Le_Ch%C3%A2telierhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Catalizadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fertilizantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitratohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitritohttp://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno_diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Explosivohttp://es.wikipedia.org/wiki/I_Guerra_Mundialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Premio_Nobel_de_Qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carl_Boschhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fritz_Haberhttp://www.google.com.bo/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Xp3Zh0W38nUx2M&tbnid=lvFixXFqY4nn1M:&ved=0CAUQjRw&url=http://indtrab.galeon.com/&ei=VEcxUsm1GITe9ATBwoH4Cg&bvm=bv.52109249,d.eWU&psig=AFQjCNG8C1Rkebr8YlVrecuzRDqBa25MUA&ust=1379047625663654http://www.google.com.bo/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Xp3Zh0W38nUx2M&tbnid=lvFixXFqY4nn1M:&ved=0CAUQjRw&url=http://indtrab.galeon.com/&ei=VEcxUsm1GITe9ATBwoH4Cg&bvm=bv.52109249,d.eWU&psig=AFQjCNG8C1Rkebr8YlVrecuzRDqBa25MUA&ust=1379047625663654 -
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Hrepresenta el calor generado, tambin llamadoentalpa,y equivale a -92,4kj/mol.Como
libera calor, la reaccin esexotrmica.
Mtodo Gas generador- gas de agua
El segundo proceso competidor del proceso Haber-Bosch consiste en obtener amoniaco y
sulfato amnico como subproductos en la fabricacin de cok y gas de alumbrado. La hulla
bituminosa o blanda contiene un 1% de nitrgeno y un 7% de hidrgeno, combinado. Cuando
se calienta esta hulla en retortas en las que se ha desalojado el aire, se produce una destilacin
destructiva (destilacin seca), y se desprende nitrgeno en forma de amoniaco. ste sale
mezclado con otras varias sustancias, y se disuelve en agua o en cido sulfrico. Tratando concal la disolucin resultante, se obtiene amoniaco puro, que se absorbe en cido sulfrico o
clorhdrico para formar sulfato o cloruro amnico.
a) Formacin de gases
En un generador se hace pasar aire sobre coque al rojo en capa alta (1), con lo que el oxgeno
del aire se consume con produccin de CO (Gas de generador).
Cuando el coque est al rojo blanco se corta la entrada del aire y se hace pasar vapor de agua
que en el coque al rojo reacciona para dar monxido de carbono e hidrogeno (Gas de agua).
Mientras la formacin de gas de generador es una reaccin exotrmica, la reaccin delgas de
agua absorbe gran cantidad de calor. Por esto es preciso interrumpir a los pocos minutos la
inyeccin de vapor de agua y conectar de nuevo la entrada de aire para que se eleve la
temperatura. Se contina as, alternando el calentamiento del coque a alta temperatura por
http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Exot%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Exot%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttp://www.google.com.bo/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Xp3Zh0W38nUx2M&tbnid=lvFixXFqY4nn1M:&ved=0CAUQjRw&url=http://indtrab.galeon.com/&ei=VEcxUsm1GITe9ATBwoH4Cg&bvm=bv.52109249,d.eWU&psig=AFQjCNG8C1Rkebr8YlVrecuzRDqBa25MUA&ust=1379047625663654http://www.google.com.bo/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Xp3Zh0W38nUx2M&tbnid=lvFixXFqY4nn1M:&ved=0CAUQjRw&url=http://indtrab.galeon.com/&ei=VEcxUsm1GITe9ATBwoH4Cg&bvm=bv.52109249,d.eWU&psig=AFQjCNG8C1Rkebr8YlVrecuzRDqBa25MUA&ust=1379047625663654 -
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combustin con aire, con la inyeccin de vapor de agua que forma gas de agua a costa de
reducir fuertemente la temperatura del coque incandescente (Marcha en negro).
Ambos gases se producen y elaboran por separado. Se lavan separadamente en los lavadores
(2 y 3) y se almacenan en los gasmetros (4 y 5) respectivamente.
b) Conversin
El monxido de carbono CO reacciona a 500 C con vapor de agua en un contacto de xido de
hierro que contiene algo de xido de cromo, en los dos hornos de contacto (8y 9), formndose
dixido de carbono e hidrogeno. Por medio de este proceso se elimina de la mezcla gaseosa la
mayor parte del monxido de carbono, pero su valor energtico se mantiene por la formacin
de la cantidad equivalente de hidrogeno. Este proceso se denomina conversin y por l seduplica la cantidad de hidrogeno, respecto de la del gas de agua. Sin embargo, es preciso
eliminar previamente en el separador de azufre (7) las combinaciones sulfuradas procedentes
del carbn, pues de lo contrario envenenaran al catalizador. Con el calor liberado en la
conversin y en los cambiadores de calor (10 y 11) se precalienta la mezcla gaseosa.
Para eliminar los compuestos de azufre, especialmente el , se utilizan disoluciones
alcalinas. Una disolucin de cidos orgnicos con hidrxido potsico o sdico, absorbe el
en frio. Esto tiene lugar en una torre de absorcin por cuya parte inferior entre el gas bruto,
saliendo por la parte superior el gas purificado. La disolucin que contiene acido libre y
sulfuro de cido de potasio se extrae por debajo y se lleva a un calentador donde se desprende
, regenerndose la disolucin.
Despus de esta purificacin grosera el gas contiene todava pequeas cantidades de
compuestos de azufre (especialmente compuestos orgnicos), que se eliminan en la
purificacin fina en unacolumna con relleno de carbn.
c) Absorcin de y
El gas que sale de los hornos de contacto de hidrogeno se llama ahora gas de contacto y consta
de 17% , 49% , 3% , 31% y 0.2% . Se almacena en el deposito (12). Con el
compresor (13) se le comprime a 25 atm y se le lava con agua en la torre de absorcin de
(14) para eliminar este gas. El dixido de carbono tiene la propiedad de que su solubilidad en
agua aumenta mucho al crecer la presin, cosa que no sucede con los otros gases (,,),
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de modo que es posible separarlo as de los otros que salen por arriba de la torre de
absorcin, mientras el disuelto en agua se evacua por abajo. Despus de este lavado a
presin, el gas tiene la composicin siguiente: 24% , 69%, 4.6% , 1.7% y 0.7%
. La eliminacin de los restos tiene lugar en el absorbedor (16) conuna disolucin decloruro de cobre (I) o tambin con una disolucin amoniacal deformiato de cobre (I). Como la
reaccin requiere elevada presin, se lleva el gas a lapresin de 200 atm necesaria para la
sntesis por medio del compresor (15). La leja de cobre saturada de se descomprime (17),
con lo que el se desprende y sale alaire. Despus de comprimir de nuevo a 200 atm (18) se
recicla la disolucin de cobre. El gas que sale a 200 atm del absorbedor se lava en otra
torre de absorcin (19)con leja de sosa para eliminar las ltimas trazas de .
d) Formacin de amoniaco
La mezcla gaseosa contiene ahora solamente nitrgeno e hidrogeno y por medio del
compresor (20) se le aade nitrgeno puro a 200 atm para regular su composicin a la
relacin volumtrica . El gas de sntesis as preparado se conduce al horno de
contacto (horno de sntesis) (21) que contiene el catalizador.Este consta de un fundido
solidificado de hierro elemental principalmente con pequeas cantidades de3 y Oca.
Los compuestos de azufre son retenidos por el hierro en forma de sulfuro de hierro y los
restos de CO se hidrogenan en el contacto a y . Esta purificacin fina tiene lugar a 200
C y en ella no tiene lugar la formacin de amoniaco. El gas as purificado es adecuado ahora
para entrar en el horno de sntesis permitiendo que el catalizador tenga una larga vida. Un
horno de sntesis para la produccin de amoniaco est dispuesto de manera que al comenzar a
operar (despus de haber estado parado) se le pueda calentar y durante la marcha normal se
puede eliminar por refrigeracin el calor que se desprende. Para la sntesis del amoniaco, el
horno con el contacto debe calentarse a unos 400-500C. Entonces comienza la formacin de
amoniaco que transcurre exotrmicamente. El exceso de calor es perjudicial (Pues retrograda
la reaccin) y es absorbido por el gas frio que entra en el horno con lo que a la vez que se
enfra el gas que sale del convertidor se precalienta el gas nuevo que entra. En el paso por el
convertidor se forma de 8 a 12% de amoniaco, referido al gas de sntesis. El gas de reaccin se
enfra primero con el agua (22) y despus ms a fondo (23) hasta conseguir que el amoniaco
que contiene, despus de comprimir al pasar por la vlvula de expansin (24) se recoja
lquido en el tanque (25). La mezcla de N2 H2 que no ha reaccionado se recoge del
refrigerante (23) mediante la bomba de circulacin (26) y se recicla.
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DIAGRAMA ESQUEMATICO
Reaccin Qumica
a) Generacin de gases
b) Conversin
c) Formacin de Amoniaco
3
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Mtodo ICI (IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LTD.)
Posee una eficacia energtica excelente, es sencillo y de coste de capital reducido. El
mecanismo comprende las siguientes secciones: Reformado de gas natural, purificado del gas
de sntesis, y sntesis de amoniaco.
La alimentacin del gas natural despus de pasar por el desulfurador, se mezcla con vapor de
agua en una relacin
3
y se introduce en el reformador primario a una presin de 28 35
atm y a una temperatura de 300 400 C. El efluente del reformador primario, a 700 800 C
se introduce en el reformador secundario junto con un exceso de aire. Ambos reformadores
utilizan reformadores de nquel.
Los gases de salida del reformador secundario, a 900950C, se enfran por generacin de
vapor sobrecalentado a alta presin y pasan a la seccin de purificacin, integrada por: los
convertidores de monxido de carbono, de alta y baja temperatura, la planta de alimentacin
de CO2 y el reactor de metanacin.
El enfriamiento del gas reformado entre los dos convertidores se efecta precalentando el
agua que circula en el saturador del gas alimentado. El calor sensible del gas saliente de baja
se usa para precalentar el agua alimentada al hervidor de alta presin. El gas enfriado de
convertidor de baja se conduce a la planta de eliminacin de CO2 (absorcin con
monoetanolamina); el CO2 y el CO, remanentes, previa separacin del agua, se eliminan en el
reactor de metanacin.
El gas metanizado se enfra nuevamente, se seca y se alimenta al ciclo de sntesis del
amoniaco, que opera a una presin entre 70 y 80 atm con catalizadores convencionales.
Dentro de este ciclo el gas entrante se mezcla con el de reciclo y se alimenta a un compresor
de recirculacin. Este gas se calienta con gas de sntesis seco y se pasa sobre un nuevo
catalizador ICI para sntesis de amoniaco a baja presin.
El gas caliente que abandona el convertidor de amoniaco se enfra calentando el agua
alimentada al hervidor de alta presin y el gas de alimentacin al convertidor. El amoniaco se
separa del gas parcialmente enfriado mediante refrigeracin mecnica. Los inertes y el exceso
de nitrgeno de la sntesis se eliminan del ciclo mediante una purgay se tratan en unaunidad
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de recuperacin de hidrgeno; la corriente recuperada se recicla a la entrada del compresor
de recirculacin.
El consumo tpico por tonelada de amoniaco es de 29 GJ de gas natural y 48 kWh de energa
elctrica (Gonzlez Velasco et al, 1990)
DESCRIPCIN DETAL LADA OBTENCIN DE AMONIACO Y UREA - PROCESO ICI
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DESCRIPCIN QUIMICO EN LA OBTENCIN DE A MONIACO - PROCESO ICI
DESCRIPCIN DE MAQUINAS EN LA OBTENCIN DE AMONIACO
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Mtodo Kellog
Produccin Industrial de la Urea
La urea fue sintetizada inicialmente por Wohler en 1828 a partir de amoniaco y acido cinico.
Es una sustancia cristalina incolora, soluble en agua y en alcohol e insoluble en ter. La urea
contiene 46% de nitrgeno, mucho ms que otros fertilizantes. Como se transforma en el
suelo en amoniaco y despus se transforma en nitrato, constituye una forma muy concentrada
de nitrgeno fertilizante. Se utiliza asimismo en la fabricacin de resinas y plsticos y en la
sntesis de productos orgnicos.
Donde la primera reaccin es exotrmica y la segunda es endotrmica
Un problema del proceso es que en el segundo paso de la reaccin, se forma un productollamado biuret, que resulta de la unin de dos molculas de urea con prdida de una molcula
de amonaco. Este producto es indeseable por ser un txico. Por esta razn es necesaria su
eliminacin.
Segn lo expuesto, el proceso completo de produccin de la urea puede separarse en las
Siguientes etapas:
a) Obtencin de CO2b) Obtencin de amonaco
c) Formacin de Carbamato
d) Degradacin del Carbamato y reciclado.
e) Sntesis de urea
f) Deshidratacin, concentracin y granulacin
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En la tcnica de produccin de urea, la utilizacin de aire para evitar la corrosin en un
proceso de urea en el cual el oxgeno contenido en el mismo pasiva las superficies metlicas
del equipo. Es bien sabido tambin que en muchos casos la alimentacin de CO2 suministrada
a un proceso de urea contiene hidrogeno y nitrgeno. Tpicamente, se aade aire a laalimentacin de CO2 suministrada al reactor de urea.
En algunos procesos de urea, el hidrogeno contenido en la alimentacin de CO2 se hace
reaccionar con el oxgeno contenido en el aire inyectado en el proceso. En otros procesos, el
hidrogeno queda en el proceso y es un material inerte que tiene que purgarse del proceso
junto con el nitrgeno del aire y otros componentes inertes. En un proceso integrado, una
porcin del aire de alta presin comprimido para la preparacin del gas de sntesis en la
produccin de amoniaco se desva para la pasivacin de metales en la produccin de urea.
Puede verse que una gran cantidad de inertes en la corriente de alimentacin a la reaccin
tienen que purgarse en tal caso del corriente efluente de la reaccin.
Una corriente de purga de vapor de alta presin retirada del reactor de sntesis de urea
contiene tambin dixido de carbono y amoniaco sin reaccionar. Dichos materiales residuales
se absorben sustancialmente como Carbamato en un lavador que emplea un lavado acuoso de
Carbamato y que opera a la presin del ciclo de sntesis. El vapor de purga retirado del
lavador de alta presin que comprende fundamentalmente nitrgeno y amoniaco residual se
despresuriza por lo general envindolo a un absorbedor de media presin. El absorbedor de
media presin emplea un lavado con condensado de la planta para reducir la concentracin
residual de amoniaco en el vapor de purga a un nivel adecuado para ventilacin a la
atmsfera.
Produccin Industrial de Amoniaco
En el proceso integrado la produccin de amoniaco a nivel industrial es un componente
importante para la sntesis de urea como materia prima.
El NH3 se obtiene exclusivamente por el mtodo denominado Haber-Bosch. El proceso
consiste en la reaccin directa de entre el nitrgeno y el hidrogeno gaseoso
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Es una reaccin exotrmica por lo que un excesivo aumento de temperatura no favorece la
formacin de amoniaco. Las materias primas para la obtencin de amoniaco son: gas natural,
vapor de agua y aire, de la reformacin de gas natural con el vapor se obtiene el hidrogeno y el
aire proporciona el nitrgeno, la relacin estequiometria de hidrogeno a nitrgeno es de 3:1para producir amoniaco. Este se obtiene a partir del gas reformado separado del CO2. Se
produce primeramente una etapa de metanacin para convertir a metano las bajas
proporciones que quedan de CO y CO2 en circulacin, dado que estos interferirn en la accin
del catalizador en la etapa final de sntesis de amoniaco
Despus de la metanacin, el gas circulante se compone de aire, metano y vapor de agua, loscuales reaccionan con catalizador de hierro para formar amoniaco en estado gaseoso:
El amoniaco gaseoso se condensa por enfriamiento y se separa del gas para almacenarlo
Una planta industrial de amoniaco bsicamente presenta las siguientes funciones
Desulfurizacin. Reformacin.
Purificacin.
Compresin.
Sntesis y refrigeracin
DESCRIPCION DE LAS ETAPAS Y SECCIONES DEL PROCESO
Secciones del proceso
En el proceso integrado amoniaco/urea se pueden hallar tres secciones globales:
I. Unidad de gas de sntesis de amoniaco
En esta unidad de sntesis se incluyen.
reformadores primarios reformadores secundarios
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unidad de recuperacin de calor convertidor de desplazamiento unidad de recuperacin de CO2 unidad de metanacin
II. Unidad de conversin de amoniaco
En esta unidad de conversin se incluyen:
Compresores de gas de sntesis de amoniaco Reactor de amoniaco Unidad criognica de recuperacin de amoniaco Un bucle de sntesis Unidad de recuperacin de hidrogeno
III. Unidad de urea
En esta unidad se incluyen:
Separador de hidrogeno Separador de desprendimiento de materiales voltiles Condensador de Carbamato Reactor de urea Lavador de alta presin Eductor
Descripcin de las etapas
El proceso integrado urea/amoniaco Kellogg presenta sus etapas referente a las secciones del
proceso en el orden
I. Etapa de reformacin
En el proceso de produccin de gas de sntesis se utilizara el procedimiento de produccin de
gas de sntesis por reformado con vapor. En el proceso Kellogg
La obtencin del gas de sntesis se puede hacer a partir de cualquier materia prima que
contenga carbono: hulla, coque, naftas, fracciones pesadas de petrleo, gas natural. En el
proceso se utilizara una corriente de alimentacin hidrocarbonatada comprimida, que
comprende en su totalidad gas natural
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En el proceso la etapa de desulfuracin ya es realizada dependiendo el tipo de gas adquirido.
Para el proceso se describe que es solo metano
La corriente de gas natural se mezcla con vapor de agua a media presin en un valor que
exceda al del clculo estequiometrico, una baja relacin vapor-gas ocasiona depsitos de
carbn en el catalizador del reformador primario. Esta mezcla es dirigida a los serpentines de
precalentamiento en la zona de conveccin del reformador primario donde absorbe calor
aumentando su temperatura (aprox. 538 C), donde despus de tener la temperatura entra a
la zona de radiacin donde se ubican colocados 336 tubos verticales llenos de catalizador,
siendo estos de nquel. Todo este procedimiento se ubican localizados en una cmara
radiante del horno del reformador primario donde en el ser calentado mediante fuego
directo. Se precalienta y se reforma en presencia de vapor de agua para producir H2, CO, y
CO2
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Reformador primario y secundario
La reaccin de reformacin es endotrmica y se efecta a temperaturas aproximada de 538C,
el calor se suministra por medio de 588 quemadores de piso y de pared; el 20% del calor se
obtiene de los quemadores de piso, los hidrocarburos ms altos se rompen hasta metano y la
reaccin de reformacin con vapor es:
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La corriente de gas del reformador primario se dirige por una tubera al reformador
autotermico o secundario, donde es alimentado aire caliente para introducir el nitrgeno al
proceso. A temperatura constante, un aumento de la presin provocara que la concentracin
de metano en el gas (producto el cual no es deseado en el gas de sntesis) aumente. Sin
embargo debido a los materiales de construccin, temperaturas mayores a 830C no pueden
ser alcanzadas externamente en los tubos del reformador, por esa razn, el gas del
reformador primario es alimentado a un reformador secundario. Donde este consiste en un
reactor recubierto en su interior con material refractario y relleno con un catalizador de
nquel resistente a altas temperaturas
Como la fuente primordial para la obtencin de nitrgeno necesario en la produccin de
amoniaco es el aire atmosfrico, en el proceso el aire atmosfrico es introducido en uncompresor de aire donde este se comprime en dos escalones. Tales compresores de aire
emplean necesariamente impulsin de vapor de agua, impulsin por turbina de gas o
impulsin por motores elctricos. El aire a temperatura y presin atmosfrica es comprimido
aproximadamente a 38,4 bar. Para su posterior utilizacin. Parte del aire comprimido del
primer escaln pasa a otra tubera para alimentacin como aire de pasivacin en el proceso de
urea y el resto del aire pasa por un segundo escaln de compresin, este aire comprimido es
precalentado inicialmente de manera habitual en los serpentines de calefaccin localizados en
una chimenea del horno, donde una vez precalentado este es retirado por una tubera para serinyectado al reformador secundario
El gas de proceso del reformador primario como se mencion pasa al reformador secundario,
este gas en ingresado al recipiente a travs de una cmara de mezclado ubicado en el tope,
donde se mezcla con el aire comprimido. Este reformador consiste en un recipiente de acero
especial, recubierto en su interior con material refractario, el aire antes de entrar al
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reformador secundario se precalienta en la zona de conveccin del reformador primario
desde 190C hasta 649C aproximadamente. La mezcla de gases calientes entra al lecho
cataltico con una temperatura cercana a los 1260C en donde se reforma ms y el calor
consumido en la reaccin se reduce la temperatura a 985C. Las reacciones en el reformadorsecundario son:
El reactor contiene en el tope del recipiente un mezclador en el cual se lleva a cabo la
combustin y hacia abajo un lecho de catalizador de nquel, soportado por una grilla de
material resistente a las altas temperaturas Inevitablemente se introduce algo de argn con el
aire que se comporta como inerte durante el proceso y que finalmente se purga en la seccin
de sntesis, estos gases salen aproximadamente a una temperatura de 985C y se enfran a
385C, generando vapor de alta presin. La cantidad de aire alimentada al reformador
secundario est determinada por la necesidad de obtener a la entrada del circuito de sntesis
de NH3 una relacin H2/N2 de 3/1 (en volumen)
La corriente de gas de proceso que abandona reformador secundario a una temperatura
elevada aproximada de 1000C es enfriado hasta 350C aproximadamente en el recuperador
de calor donde estos generan vapor de alta presin hasta los 60 bares. Este procedimiento es
realizado ya que en la etapa purificacin se desea un rendimiento mayor entre 80-85%
cuando el gas de proceso del reformador secundario es enfriado
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II. Etapa de purificacin
Esta etapa tambin es conocida como la etapa de conversin de CO (monxido de carbono) en
hidrogeno. La corriente de salida del gas de proceso del reformador secundario lleva un
determinado porcentaje de monxido de carbono y dixido de carbono que debe ser
eliminado por ser un veneno para el catalizador de sntesis de amoniaco, por el cual es
necesario purificar la mezcla, separando de ella los compuestos indeseables. Esto se logra
convirtiendo a dixido de carbono CO2 todo el monxido de carbono existente, mediante una
reaccin cataltica con vapor de agua; que se lleva a cabo en los reactores de desplazamiento
del proceso Kellogg para la conversin de CO de alta y baja temperatura donde se lleva a cabo
la siguiente reaccin:
El carcter exotrmico de esta reaccin plantea varias implicaciones. Desde el punto de vista
termodinmico, una mayor temperatura provoca la disminucin de la conversin. Por elcontrario, si se considera el aspecto cintico, todo incremento de la temperatura conduce a un
aumento de la velocidad de la reaccin
En las condiciones de equilibrio, la conversin del monxido de carbono es incompleta si se
utiliza reactores adiabticos y para obtener conversiones ms elevadas resulta necesaria
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contar con grandes cantidades de agua. A este tipo de reactor se los denomina reactor WSG.
De la denominacin inglesa wter-gas reaction o shift conversin
III. Etapa de absorcin de CO2
En esta etapa del proceso, para la elaboracin de amoniaco se requiere purificar el gas de
proceso, donde el CO2 es absorbido en esta etapa en vez de ser eliminado donde este se
utilizara para la sntesis de urea
El proceso de remocin de CO2 est basado en la absorcin fsica o qumica del CO2 en un
solvente. Existen diferentes tipos de procesos disponibles para remover el CO2 desde el gas
de sntesis. Basado en el proceso usado, la absorcin del gas puede ser clasificada como un
proceso de absorcin qumica o fsica. Todos los procesos operan esencialmente de la mismaforma. Ellos lavan el gas de alimentacin en torres de absorcin para colectar el CO2 y luego
regeneran el solvente en un desorbedor y liberan el CO2.
En los procesos de absorcin qumica, el CO2 reacciona con el solvente qumico para formar
un compuesto intermedio dbilmente enlazado que se rompe con la aplicacin de calor. El
calor regenera el solvente original y produce una corriente de CO2 (figura 3) Los solventes
ms comunes estn basados en aminas o carbonatos. En el proceso presentaremos dos
procedimientos
IV. Etapa de metanacin
En esta etapa los efluentes del absorbedor pasan al metanador, donde los xidos residuales de
carbono se transforman a metano, el catalizador del metanador est hecho a base de xido de
nquel y almina que promueve la siguiente reaccin:
Las dos reacciones son extremadamente exotrmicas al grado de que por cada uno por ciento
en mol de monxido de carbono que pase, el metanador elevar su temperatura en 72C, por
lo cual hay que controlar las altas concentraciones de monxido y bixido de carbono.
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Los gases de salida del metanador cambian calor con los gases de entrada a ste, los primeros
se enfran de 351C a 109C y los segundos se calientan hasta 316C, el gas efluente del
metanador se enfra hasta 39C, pasan a la seccin de compresin con la relacin
estequiometria de 3:1 moles de hidrgeno-nitrgeno.
V. Etapa de compresin
La seccin de comprensin de sta planta consta de tres compresores principales:
1) Compresor de gas de sntesis, este compresor es centrfugo, de tres secciones y dos
cuerpos, el impulso de sta mquina proviene de dos turbinas de vapor, una opera con
vapor de alta presin y la otra con vapor de media presin (102 Kg/cm 2 y 40 Kg/cm2
respectivamente). Despus de que el gas de sntesis sale del metanador, fluye hacia laseccin de compresin, el gas es comprimido en el compresor de sntesis de dos
etapas, donde es mezclado con la corriente de gases recirculados provenientes del
reactor en la segunda etapa del compresor, eleva la presin del gas de sntesis hasta
160Kg/cm2, y es enviado al reactor de sntesis.
2) Compresor de aire. El aire que se suministra a la seccin de reformacin es por medio
de un compresor centrfugo de cuatro etapas y dos cuerpos, es impulsado por una
turbina de condensacin utilizando vapor de presin media. El compresor succiona
aire de la atmsfera y es comprimido 34 .2 Kg/cm2 y a una temperatura de 190C, esteaire fluye directo a la seccin de reformacin para precalentarse en la zona de
conveccin del reformador primario hasta 649C antes de entrar al reformador
secundario.
Compresor de refrigeracin. Este es un compresor centrfugo de dos etapas y dos
cuerpos, que recibe impulso de una turbina de vapor que opera con vapor de media
presin (40 .0 Kg/cm2). Se cuenta con tres niveles de enfriamiento para amoniaco,
uno a la presin atmosfrica y (-33 C), el segundo a 1 .06 Kg/cm2 y (-16C) y el
tercero a 5 .3Kg/cm2 y a (13C).
VI. Etapa de sntesis y refrigeracin
La descarga del compresor de sntesis fluye hacia el reactor. La sntesis del amoniaco se lleva
acabo haciendo pasar una mezcla de hidrgeno y nitrgeno sobre un catalizador a presin y
temperaturas elevadas, donde se efecta la siguiente reaccin:
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La reaccin de sntesis es altamente exotrmica y se favorece a alta presin y temperaturas
moderadas, llevndose a cabo a 500C y 160 Kg/cm2 de presin, en un reactor tubular, de
flujo continuo, que tiene cinco camas de catalizador de fierro activado, generalmente, el
catalizador se carga al reactor en forma de xido y debe ser reducido antes de su uso. Al
catalizador le afectan las altas temperaturas y es muy sensible a ser envenenado por oxgeno,
xidos de carbono, azufre, cloro, arsnico y fsforo; para evitar este envenenamiento se
requiere el gas de sntesis con purificacin intensa.
El reactor permite una conversin del 13% de amoniaco, una vez que se ha formado el
amoniaco en el reactor se procede a separarlo de los dems gases, separando lo mximo
posible, con el objeto de que los gases recirculados no lleven cantidades apreciables de ste,
efectundose la condensacin del amoniaco en el sistema de refrigeracin
VII.Etapa de formacin de Carbamato
La reaccin de sntesis de Urea se lleva a cabo a altas presiones (200 bar) y el nivel trmico
ptimo (190C) en un reactor construido en acero inoxidable especial. La reaccin se produce
entre el amonaco, el CO2 y la solucin reciclada de Carbamato, proveniente de la etapa de
absorcin. El Carbamato de amonio se forma a partir de CO2 y NH3 segn la siguiente
reaccin (esta reaccin genera calor):
Antes de ingresar al reactor, el CO2 es comprimido hasta 200 atm, mediante un compresor
elctrico y el amonaco hasta 145 atm.
El NH3 y el CO2 reaccionan rpida y exotrmicamente, en una primera etapa, para formar el
Carbamato, que luego se deshidrata a urea + agua. Esta reaccin logra cerca del 100% en
condiciones normales.
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VIII. Etapa de descomposicin del Carbamato.
No todo el Carbamato de Amonio se descompone en Urea y Agua. La fraccin que se
descompone para formar Urea en relacin a la cantidad total que ingresa al reactor se
denomina conversin. La conversin de Carbamato en Urea en el reactor est en el orden de
70%. Es decir que de cada 100 Kg de Carbamato que se forman, slo 70 Kg pasan a Urea. El
resto debe reciclarse permanentemente y en forma continua al reactor para lograr una
conversin total.
Como habamos visto, el Carbamato se forma mucho ms rpido que la urea. Al ser altamente
corrosivo, su manejo es muy difcil. Por sta razn, lo que se hace es degradarlo nuevamente a
NH3 y CO2 para luego volver a formarlo.
Se tiene la reaccin de descomposicin:
Se logra de dos formas:
a) Bajando la presin y temperatura, se desplaza el equilibrio hacia los reactivos.
Luego la mezcla gaseosa se vuelve a comprimir causando su recombinacin. Sihay amonaco en exceso, este se separa en forma gaseosa de la solucin de
Carbamato. Para disminuir los costos totales de la recompresin, esta se
realiza en dos etapas.
b) La otra forma es mediante el stripping del amonaco, desplazando la reaccin
hacia productos. Al bajar la presin parcial del reactivo, el sistema evoluciona
hacia su equilibrio degradando el Carbamato. Esta forma tiene la ventaja de
poder hacerse a la presin de sntesis, lo que reduce el costo de re compresin.
IX. Etapa de sntesis de urea
El Carbamato se deshidrata a urea mediante la reaccin:
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Como se ve, la reaccin es endotrmica, y habamos dicho que es mucho ms lenta que la de
produccin de Carbamato. La cintica de la reaccin aumenta con la temperatura, con una
mayor relacin NH3/CO2 y disminuye con una mayor presencia de agua.
La produccin de la Urea se realiza en un reactor vertical, que opera a 188 190 C y 160
Kgf/cm2 absoluta, una relacin N/C de 3,6 3,8, un tiempo de residencia de alrededor de 45
minutos y un grado de conversin (en un paso) del 65 70 %. Esta operacin combina la
formacin de Carbamato (exot., rpida) en su parte inferior, por la alimentacin de CO2 y NH3
en exceso y la descomposicin del Carbamato en urea (mucho ms lenta y endotrmica).
Anlisis Econmico del Proceso
Los ahorros en un ao en costes de servicios en la planta integrada presente se muestran en latabla presente en este captulo. Los ahorros de servicios para un periodo de tres aos son
aproximadamente 252.000 dlares. En la Tabla se da el ahorro en gastos de instalacin. El
ahorro global de capital se estima en 616.000 dlares.
Fuente Cantidad Ahorros
(dlares/ao)
Unidad de amoniaco
vapor para el compresor de aire 2,9MMbTU/h
(0,73 x 106
kcal/h)
58,000
Unidad de urea
Potencia para la bomba de alimentacin al absorbedor de media
presin
17 KW 6,800
Consumo de condensado en el absorbedor de media presin 1,5 TM/h 6,000
Planta amoniaco/urea integrada
Agua refrigerante al condensador de superficie de la unidad de
impulsin con vapor de agua 16 del compresor de aire y del
refrigerante 222 de la alimentacin de condensado al absorbedor de
media presin
58 m3/h 13,900
a 2,5$/MMBTU (=9,92$/106Kcal).
http://www.google.com.bo/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Xp3Zh0W38nUx2M&tbnid=lvFixXFqY4nn1M:&ved=0CAUQjRw&url=http://indtrab.galeon.com/&ei=VEcxUsm1GITe9ATBwoH4Cg&bvm=bv.52109249,d.eWU&psig=AFQjCNG8C1Rkebr8YlVrecuzRDqBa25MUA&ust=1379047625663654http://www.google.com.bo/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Xp3Zh0W38nUx2M&tbnid=lvFixXFqY4nn1M:&ved=0CAUQjRw&url=http://indtrab.galeon.com/&ei=VEcxUsm1GITe9ATBwoH4Cg&bvm=bv.52109249,d.eWU&psig=AFQjCNG8C1Rkebr8YlVrecuzRDqBa25MUA&ust=1379047625663654 -
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b0,05$/KWH.
c 0,5$/m3
d0.03$/m3
Equipo Ahorros de capital
($)
Absorbedor de media presin con relleno 121,000
Refrigerante de la alimentacin al absorbedor de media presin 19,000
Bomba de alimentacin y repuesto al absorbedor de media presin 50,000
Bomba de transferencia de Carbamato y repuesto -40,000
Tuberas, instrumentacin, componentes elctricos y obra civil 466,000
Ventajas y Desventajas frente a otros Procesos
El impacto de la integracin de la corriente de purga procedente del lavador de alta presin
de la planta de urea con la seccin de reformado secundario de la planta de amoniaco para
una planta de urea de 1500 toneladas mtricas por da (MTPD) y una planta de amoniaco de
1000 MTPD se analizan por simulacin mediante ordenador. Adicionalmente, se ejecutan
programas estndar de estimacin de costes para calcular los ahorros potenciales de costes
en servicios y equipo esencial.
No se aprecia ningn impacto adverso en la operacin del reformador secundario. La
corriente de reciclo de purga contiene aproximadamente 78,8 por ciento en moles de
nitrgeno, 9,8 por ciento en moles de oxgeno, 8,0 por ciento en moles de amoniaco, 3,1 por
ciento en moles de CO2, 0,3 por ciento en moles de agua, y menos de 10 ppm en volumen de
hidrgeno (el hidrgeno procede de la corriente de CO2 despus de la combustin en la
unidad de combustin de hidrgeno 100). Sin embargo, suponiendo que queda tanto como
100 ppm en volumen de hidrgeno en la corriente de reciclo de purga, la combustin del
hidrgeno aumentara la temperatura del aire de proceso (al reformador auto trmico) solo
aproximadamente en 0,3 C como mximo. Los ahorros en la planta de amoniaco incluyen una
reduccin de aproximadamente 3,2% en el consumo de energa del compresor de aire y una
circulacin de agua de refrigeracin reducida de la impulsin por vapor de agua del
compresor de aire debido a un menor requerimiento de vapor.
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No existe ningn impacto adverso en la planta de urea. Los ahorros en equipo esencial
incluyen la eliminacin del absorbedor de media presin 204 y equipo auxiliar tal como
bombas de condensado y refrigerantes, vlvulas de control y tuberas de acero inoxidable. Sin
embargo, la eliminacin del absorbedor de media presin 204 requiere la adicin de unabomba centrifuga con capacidad estimada de 20 m3/h para alimentar la solucin de agua
amoniacal desde un tanque a un absorbedor atmosfrico (no representado) para el
tratamiento de otras corrientes de ventilacin que contengan amoniaco.
En este proceso integrado se detalla con la tecnologa Kellogg economizar la energa
en el proceso con la investigacin del reciclo de residuos del mismo
Se logra una sntesis de urea a alta presin
Los gases de eliminacin a la atmosfera son utilizados por el reciclo y no lanzados a la
atmosferaEn el proceso integrado se las sustancias inertes en el proceso no alteran a los
reformadores y estos son de mayor eficientes
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Consideraciones para el Diseo de una Plantade Amoniaco
A continuacin se establecen consideraciones para el diseo de una Planta de Amoniaco el
escenario en que se basa este anlisis es la produccin de amoniaco 3 a partir de gas
natural como materia prima.
Especificaciones de la Planta
I. Ubicacin
La ubicacin se la realiza tomando como referencia la parte cualitativa de la materia prima, su
abastecimiento, proximidad al mercado interior y exterior, infraestructura y facilidades.
Proximidad MMPP
Proximidad al Mercado
Disponibilidad de servicios
Infraestructura y facilidades
II. Anlisis de carga
En este punto se da el clculo de los volmenes de nitrgeno, aire, hidrgeno y de gas naturalcorrespondientes a los valores de operacin de nuestra planta.
III. Capacidad de produccin
Segn el anlisis de la Demanda proyectada para el amoniaco se debe estimar una capacidad
de planta en TM/da.
Productos obtenidos
Segn el anlisis de las operaciones unitarias bsicas qumicas se debe analizar los productos
que sern obtenidos del proceso de manera provechosa, que para el caso generalmente son:
Amoniaco 3
Dixido de Carbono
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